Расчет балки передней оси на прочность

Режим 1. Реализация максимальной тормозной силы – торможение автомобиля.

Где – коэффициент перераспределения масс автомобиля при торможении;
– реакция в месте контакта колеса с дорогой.

Для случая торможения на горизонтальной дороге рекомендуется принимать =1.4

Режим 2. Боковой занос автомобиля.

;

;

Где - коэффициент бокового сцепление (при расчетах принимается равным 1)

Напряжения изгиба определяются по формуле

где момент сопротивления балки изгибу в самом опасном сечении.

Также необходимо определить напряжения изгиба для опасного сечение III-III, совпадающего с опасным сечением поворотного кулака, наружного по отношению к заносу управляемого колеса.

Режим 3. Преодоление препятствий автомобилем.

На балку действуют только вертикальные нагрузки. Из-за динамическогонагружения возникают вертикальные нагрузки .

,

где К_д – коэффициент динамичности. Принимаем равным 2.5.

Изгибающие моменты:

,
где l – расстояние от линии действия реакции ередины рессорной площадки.

Напряжения изгиба определяются по формуле

4.4 Расчет подшипников передней оси

4.4.1 Расчет сил, действующих на подшипники

Рисунок 4. Х - Схема для расчета нагрузок, действующих на подшипники ступиц управляемой оси

Ступицы передних колес легковых и грузовых автомобилей чаще всего устанавливаются на разнесенных роликовых однорядных ради­ально-упорных подшипниках (Рисунок 4. Х). Установка подшипников по та­кой схеме обеспечивает большую опорную базу и позволяет регулиро­вать подшипники через невращающееся внутреннее кольцо. Внутрен­ний подшипник устанавливается с вылетом относительно оси колеса. Величина вылета определяется грузоподъемностью внутреннего подшипника, которая обычно больше, чем у наружного.

Параметрами нагрузочного режима подшипниковых узлов ступиц являются вертикальная реакция R_z, боковая реакция R_y и относительный пробег γ _s.

Боковая реакция R_y, действующая в зоне контакта колеса с дорогой, является знакопеременной и принимается положительной, если направлена наружу от продольной оси автомобиля.

Относительный пробег автомобиля при расчете подшипниковых узлов распредеялется следующим образом:

· прямолинейное движение γ _sпр =0, 9

· движение на поворотах γ _sп =0, 1

Причем, как при прямолинейном движении, так и на поворотах следует принимать, что половина пробега совершается при положи тельной боковой реакции, а половина - при отрицательной, т.е.

γ _s1 =0, 45; γ _s2 =0, 45; γ _s3 =0, 05; γ _s4 =0, 05;

При прямолинейном движении вертикальная R_zпр и боковая R_упр реакции определяются по формулам

R_zпр=(т_к- т_н.к) • g

R_упр= К_упр • R_zпр

где т_к – масса автомобиля, создающая нормальную нагрузку на одно колесо;

т_н.к – неподрессоренная масса, отнесенная к рассматриваемому колесу;

К_упр – коэффициент боковой нагрузки (К_упр = 0, 07 для одинарного и 0, 035 - для сдвоенных колес).

При движении на повороте

Коэффициенты т и определяются из выражений

где - центробежное ускорение при повороте автомобиля (при от­сутствии экспериментальных данных рекомендуется принимать рав­ным 2 м/с² для легковых и 1, 5 м/с² для грузовых автомобилей);

- соответственно высота центра масс и ширина колеи автомо­биля (если точные данные отсутствуют, ориентировочно можно при­нимать = 0, 5 для легковых и 0, 7...0, 8 - для грузовых автомоби­лей).

В формуле для расчета знак плюс относится к наружному, а минус - к внутреннему по отношению к центру поворота колесу. При расчете знаки для указанных колес меняются на противополож­ные.

Радиальная F_r и осевая F_а силы от внешней нагрузки при­кладываются в центрах внутреннего I (F_rI и F_аI) и внешнего II (F_rII и F_аII) подшипников.

Случай 1. Прямолинейное движение:

1режим: R_zпр=(т_к- т_н.к) • g; R_упр= К_упр • R_zпр

2 режим: R_zпр=(т_к- т_н.к) • g; R_упр= -К_упр • R_zпр

Случай 2, движение на повороте:

3 режим

Левый поворот ;

4 режим

Правый поворот ;

4.4.2 Расчет эквивалентной динамической нагрузки подшипников

где — эквивалентная динамическая нагрузка;

X, Y — коэффициенты радиальной и осевой нагрузок;

V — коэффициент вращения (V = 1 - при вращающемся внутреннем кольце подшипника и V - 1, 2 - при вращающемся наружном кольце).